UNIX程式設計實驗六 執行緒及其同步—哲學家問題
實驗六 執行緒及其同步—哲學家問題
學習執行緒的程式設計和同步。
二 實驗要求：
1、程式語法
philosopher_th <N> [ -t <time> ]
N是哲學家的個數(N >= 2)。time是哲學家進餐和沉思的持續時間值，預設為2秒。
2、哲學家的編號為0 ~ N-1，分別用N個執行緒獨立模擬。
3、程式的輸出要簡潔，例如，當編號為3的哲學家在進餐時，就列印：
philosopher 3 iseating
而當他在沉思時，則列印：
philosopher 3 isthinking
不要輸出其他任何資訊。
4、使用pthread的semaphore.h提供的訊號量同步執行緒。
5、程式一直執行，直到人為地終止它（如按Ctrl-C或Ctrl-\）。不允許出現殭屍程序。
四實驗程式
#include"apue.h"
#include<stdio.h>
#include<semaphore.h>
#include<pthread.h>
intmain(int argc,char * argv[])
{
unsigned int n,time;
int i;
if(argc==2)
{
n=(unsigned int)atoi(argv[1]);
time=2;
printf("** The default time is: %d **\n",time);
printf("** The number of philosopher is %d **\n",n);
}
elseif(argc==4&&(strcmp(argv[2],"-t"))==0)
{
n=(unsigned int)atoi(argv[1]);
time=(unsigned int)atoi(argv[3]);
printf("** The design time is:%d **\n",time);
printf("** The number of philosopher is %d **\n",n);
}
else
{
printf("Usage:./philosopher N -ttime\n");
}
pthread_t tid[n];
sem_t sem[n];
for(i=0;i<n;i++)
{ interr;
err=sem_init(&sem[i],0,1);
if(err!=0)
printf("semaphore[i] initfailed\n");
}
void thinking(int i,int time)
{
printf("philosopher %d is thinking \n",i);
sleep(time);
}
void eating(int i,int time)
{
printf("philosopher %d is eating \n",i);
sleep(time);
}
void takefork(int i)
{
if(i==n-1)
{
sem_wait(&sem[0]);
sem_wait(&sem[i]);
}
else
{
sem_wait(&sem[i]);
sem_wait(&sem[i+1]);
}
}
void putfork(int i)
{
if(i==n-1)
{
sem_post(&sem[0]);
sem_post(&sem[i]);
}
else
{
sem_post(&sem[i]);
sem_post(&sem[i+1]);
}
}
void *thr_fn(void * arg)
{
int i=(int) arg;
sleep(i);
while(1)
{
thinking(i,time);
takefork(i);
eating(i,time);
putfork(i);
}
}
for(i=0;i<n;i++)
{
int err;
err=pthread_create(&tid[i],NULL,thr_fn,(void*)i);
if(err!=0)
printf("can't create thread%d:%s\n",i,strerror(err));
}
while(1)
pause;
}
四實驗結果
源程式名:thread_philosopher.c
可執行程式名:thph
編譯方法：gccthread_philosopher.c error2e.c –o thph -lpthread
結束方法：ctrl+c
執行過程：
1.編譯
2.實現第一種情況：(自己定義哲學家的個數，並且使用預設時間值）
例如:./thph 5
3.實現第二種情況:(自己定義哲學家個數和使用時間值）
例如：./thph 5 -t 3
五 實驗小結
通過本次實驗，可以學到：訊號量的資料型別為結構sem_t，它本質上是一個長整型的數。函式sem_init（）用來初始化一個訊號量。它的原型為：
extern intsem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));
sem為指向訊號量結構的一個指標；pshared不為０時此訊號量在程序間共享，否則只能為當前程序的所有執行緒共享；value給出了訊號量的初始值。
函式sem_post( sem_t *sem )用來增加訊號量的值。當有執行緒阻塞在這個訊號量上時，呼叫這個函式會使其中的一個執行緒不在阻塞，選擇機制同樣是由執行緒的排程策略決定的。
函式sem_wait( sem_t *sem )被用來阻塞當前執行緒直到訊號量sem的值大於0，解除阻塞後將sem的值減一，表明公共資源經使用後減少。函式sem_trywait ( sem_t *sem )是函式sem_wait（）的非阻塞版本，它直接將訊號量sem的值減一。
函式sem_destroy(sem_t *sem)用來釋放訊號量sem。
訊號量用sem_init函式建立的，下面是它的說明：
#include<semaphore.h>
int sem_init (sem_t *sem, intpshared, unsigned int value);
這個函式的作用是對由sem指定的訊號量進行初始化，設定好它的共享選項，並指定一個整數型別的初始值。pshared引數控制著訊號量的型別。如果 pshared的值是０，就表示它是當前里程的區域性訊號量；否則，其它程序就能夠共享這個訊號量。我們現在只對不讓程序共享的訊號量感興趣。 （這個引數受版本影響）， pshared傳遞一個非零將會使函式呼叫失敗。
這兩個函式控制著訊號量的值，它們的定義如下所示：
#include <semaphore.h>
int sem_wait(sem_t * sem);
int sem_post(sem_t * sem);
這兩個函式都要用一個由sem_init呼叫初始化的訊號量物件的指標做引數。
sem_post函式的作用是給訊號量的值加上一個“1”，它是一個“原子操作”－－－即同時對同一個訊號量做加“1”操作的兩個執行緒是不會衝突的；而同時對同一個檔案進行讀、加和寫操作的兩個程式就有可能會引起衝突。訊號量的值永遠會正確地加一個“2”－－因為有兩個執行緒試圖改變它。
sem_wait函式也是一個原子操作，它的作用是從訊號量的值減去一個“1”，但它永遠會先等待該訊號量為一個非零值才開始做減法。也就是說，如果你對一個值為2的訊號量呼叫sem_wait(),執行緒將會繼續執行，介訊號量的值將減到1。如果對一個值為0的訊號量呼叫sem_wait()，這個函式就會地等待直到有其它執行緒增加了這個值使它不再是0為止。如果有兩個執行緒都在sem_wait()中等待同一個訊號量變成非零值，那麼當它被第三個執行緒增加一個“1”時，等待執行緒中只有一個能夠對訊號量做減法並繼續執行，另一個還將處於等待狀態。